Cuestionario 1-9

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CUESTIONARIO SOBRE DESTILACION BINARIA Y

EL METODO DE DISEÑO DE Mc Cabe Thiele

1. ¿Cómo se le denomina al factor de separación en destilación y

como se define para sistemas con comportamiento real e ideal?

El factor de separación, SF, define el grado de separación que puede obtenerse con cualquier proceso de separación particular.

Este factor, para la separación del componente 1 del componente 2 entre fases I y II, para una simple etapa de contacto, es definido como:

SF es generalmente limitado por la termodinámica del equilibrio.

Por ejemplo, en el caso de destilación, usando fracción molar como la composición variable y dejando ser la fase I el vapor y como la composición variable y dejando ser la fase I el vapor y fase II el liquido, el valor limite de SF es dado en términos de la relación de equilibrio vapor-liquido (K-valores) como:

Una separación efectiva se consigue en el momento que e factor de separación, SF, difiere significativamente de la unidad. Si SF= 1 ninguna separación de los componentes i y j tiene lugar

El factor de separación inherente (FSI) se definirá como el factor de separación que se obtendría bajo condiciones ideales:

1- Para las procesos de separación en equilibrio el (FSI) separación inherente corresponde a aquellas composiciones del producto que se obtendrían cuando se alcanzase el equilibrio completo entre las fases

2-Para procesos de separación controlados por la velocidad de transporte el (FSI) corresponde a aquellas composiciones del producto que ocurrirían en presencia de un solo mecanismo controlante de transporte físico, sin complicaciones procedentes

de fenómenos de transporte competitivos. Procesos ideales

α

_ij

=

P

i

o

(2)

Procesos no ideales

α

_ij

=

γ

i

P

i

o

γ

i

P

j o

2. ¿Que es una etapa de equilibrio? ¿Qué implicaciones tiene un sistema liquido vapor para que sea una etapa de equilibrio?

Es cuando las composiciones xn e yn de las corrientes respectivas Ln y Vn están en equilibrio, se situaran sobre la isoterma Tn del diagrama de punto de ebullición como se observa en la siguiente figura.

En la etapa de equilibrio en una columna de rectificación la corriente liquida descendente se enriquece en componente menos volátil y la corriente gaseosa ascendente se enriquece del componente mas volátil.

3. ¿Qué es evaporación instantanea?

Se refiere a una vaporización súbita de fases en un sistema.Esta sucede cuando un fluido (líquido, gas o mezcla liquido vapor) de composición Z se somete a una condición de temperatura y presión que fomenta el cambio de fases, para luego ser retiradas en forma de vapor y líquido por el tope y fondo respectivamente.

4. ¿Que es una curva de distribución o curva de equilibrio en

sistemas binarios?¿que representa?

Son representaciones gráficas de las fases presentes en un sistema a varias temperaturas, presiones y composiciones.

La información que se obtiene es:

•Las fases presentes en el sistema a diferentes composiciones y temperaturas bajo condiciones de enfriamiento lento (equilibrio).

•La temperatura a la cual las diferentes fases comienzan a fundirse. •La presencia de fenómenos de alotropía o polimorfismo en estado sólido.

5.¿Que es un azeotropo? Explique si una mezcla que presente un

estado como este puede o no separarse por destilación.

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El azeótropo (o mezcla azeotrópica), es una mezcla líquida de dos o más componentes que posee un único punto de ebullición constante y fijo, y que al pasar al estado vapor (gaseoso) se comporta como un compuesto puro, es decir como si fuera un solo componente. Ej. El azeótropo entre H2O y Etanol (96%) y con punto de ebullición de 78.2 °C que está por debajo de los puntos de ebullición normales del agua y del etanol.

Ahora si dos liquidos forman un azeótropo, la destilación de una mezcla de estos compuestos con cualquier composición, producirá un destilado con una composición más cercana a la del azeótropo. Retomando el ejemplo etanol+agua, si se someta a una destilación simple una mezcla al 50 % de etanol evaporando un 50 % de la mezcla se obtendrán dos productos: agua más pura en fondo (~25 % etanol), y un destilado con una concentración mayor en etanol (~74 %). Si esa mezcla vuelve a destilarse se obtendrá un 2º destilado, con una concentración de etanol de aproximadamente 82 %. Una 3ª destilación arrojará dará un destilado de un ~87 % de etanol. Entonces, sucesivas destilaciones aproximan el destilado a una composición del azeótropo (95 % de etanol), pero nunca a etanol puro.

6. ¿Qué es un proceso de enriquecimiento o rectificación en

términos de procesos de separación? Haga una ilustración

grafica de esto.

En la zona de enriquecimiento la parte de la columna de rectificación que esta por encima de la entrada del crudo; la temperatura de inyección del crudo asciende en esta zona.

Cuanto menos volátiles son los vapores, mas rápidamente se condensan de nuevo al estado liquido. Los vapores ascendentes se entremezclan intensamente con el líquido enriquecido a este con los componentes de temperatura de ebullición más alta. Por retorno de una parte del destilado de cabeza (reflujo) se establece una corriente continua de líquido en contracorriente

con los vapores

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7. ¿Qué es un proceso de agotamiento o despojamiento en

términos de procesos de separación? Haga una ilustración

grafica.

Es la zona inferior de la columna por debajo de la entrada del crudo. La parte menos volátil del crudo se mezcla con la corriente de liquido condensado procedente de la zona de enrequicimiento y fluye hacia abajo a través de los borboteadores de campana de la zona de agotamiento. Una parte se recalienta, con lo que se introduce de nuevo en la columna se vaporiza parcialmente

8. ¿Qué es un proceso de fraccionamiento?

El proceso de fraccionamiento proceso de separación, segregando compuestos en unidades. Uno de los procesos de fraccionamiento de mayor importancia industrial es la destilación fraccionada (proceso que por lo general se utiliza para separar hidrocarburos, tales como butanos y pentanos), en donde el gas es introducido por la torre de alimentación, y en cada una de las etapas dependiendo de la temperatura van quedando diferentes fracciones molares de las especies sometidas al proceso de destilación fraccionada. En el proceso de fraccionamiento, se reconoce como sé máxima importancia la recuperación de hidrocarburos, en donde se obtiene corrientes ricas en Etano, Propano; Butanos y Gasolina, en ocasiones también resulta conveniente separar el Isobutano del Butano Normal, los cuales se utilizan en forma específica.

9. Describa correctamente la estructura de un sistema de

evaporación instantánea

En el sistema de evaporación instantánea se plantean los siguientes balances: Balances masicos:

Gw

_{1 o}

=

Gw

_{2 o}

+

Gs

_{2 o} ---(1) Balances de calor:

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Debido a que: mezcla, Tenemos:

h w

1

=(1−x)h w

2

+

x h s

2 ---(3)

Donde x = fracción evaporada Despejando x:

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x=

h w

1

−

h w

2

h s

2

−

h w

2

=

h w

1

−

h w

2

σ

2